Проектирование вычислительного устройства, реализующего операцию умножения. Разработка структурной схемы операционного устройства

ГОСУДАРСТВЕННОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ  ВЫСШЕГО  ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

ПРИБОРОСТРОЕНИЯ  И  ИНФОРМАТИКИ»

филиал в г. Сергиев Посад

Кафедра «Информационные технологии» (ИТ-4)

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ  ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине: «Теория автоматов»

на тему: «Проектирование вычислительного устройства,

 реализующего операцию умножения»

Автор курсового проекта:

Группа: ИТ4-05-02Д

Специальность: 230101 «ЭВМ, системы, комплексы, сети»

Проект защищен: ____________ Оценка: _____________

(дата) Руководитель проекта: _____________  

(подпись)

Сергиев Посад, 2007

Содержание:

1. Техническое задание. 2

2. Реферат. 3

3. Разработка структурной схемы операционного устройства. 4

4. Разработка микропрограммы выполнения заданной арифметической операции и структурно-операционной схемы операционного автомата. 5

5. Разработка устройства управления выполнением операции (управляющего автомата) с жесткой логикой.. 14

6. Разработка устройства управления выполнением операции (управляющего автомата) с программируемой логикой.. 18

7. Список использованнЫх источников. 21

1. Техническое задание

Вариант 13.

Разработать операционное устройство, реализующее операцию умножения.

Форма представления чисел с плавающей запятой.

Тип устройства: Жесткая логика, Программируемая логика.

Система счисления: двоичная

Базис: 2-ИЛИ-НЕ

Критерий: максимальное быстродействие

Диапазон представления чисел: 10⁸

Погрешность: 10 ^-5

2. Реферат

Курсовая работа содержит Чертежи на 2-х ватманах и пояснительную записку:

1-ый лист включает содержательную и отмеченную закодированную ГСА, функционально-логическую схему операционного автомата.

2-ой лист включает функционально-логическую схему управляющего автомата на жесткой логике, функционально-логическую схему управляющего автомата на программируемой логике.

В данной пояснительной записке приведены расчеты и теоретические изыскания, необходимые для выполнения задачи поставленной в пункте 1.

3. Разработка структурной схемы операционного устройства

Поскольку в любой системе цифровой обработки информации можно выделить операционный и управляющий блоки, то проектируемый автомат можно представить в следующем виде совокупности управляющего и операционного автоматов:

Функциональная и структурная организация операционного устройства базируется на принципах микропрограммного управления. Управляющий автомат в операционном устройстве формирует набор управляющих сигналов Y под воздействием осведомительных сигналов X, поступающих в автомат и реализующих микропрограмму работы дискретного устройства. При этом функция операционного автомата состоит в непосредственном выполнении заданного набора операций над словами множества D с целью вычисления множества выходных слов R.

Порядок выполнения операций в дискретном устройстве будет определяться микропрограммой, представляющей совокупность микроопераций и логических условий.

Рассмотрим синтез управляющего и операционного автоматов в связи с техническим заданием (см. п.1 пояснительной записки) подробнее в следующих пунктах пояснительной записки.

4. Разработка микропрограммы выполнения заданной арифметической операции и структурно-операционной схемы операционного автомата

Функция операционного автомата сводится к вводу, выводу и хранению слов информации, выполнению микроопераций и вычислению логических условий.

В состав операционного автомата входит (см. рис.4.1):

1) память S, предназначенная для фиксации входных и выходных значений, а также промежуточных результатов

2) функции преобразователи j,  предназначенные для вычисления содержимого памяти автомата.

3) функциональные преобразователи Ф предназначенные для вычисления логических условий.

Поскольку разработка операционного автомата сильно зависит от критериев (требований к быстродействию и стоимости) обратимся к техническому заданию.

Критерием для разработки нашего автомата является максимальное быстродействие (см. п.1. пояснительной записки) поэтому при выполнении операции затраты оборудования в комбинационной части автомата нужно минимизировать только в случае, если они не сказываются на быстродействии.

Построим структуру операционного автомата производительность которого не ниже производительности автомата с канонической структурой, а затраты оборудования минимальны.

Операционный автомат, структура которого обеспечивает одновременное выполнение всех функций совместимых микроопераций при использовании возможного минимального количества комбинационных схем выделяется в класс I-автоматов.

Синтез таких автоматов сводится к преобразованию совокупности микроопераций в множество обобщенных операторов, которые используются для построения структурной схемы I-автоматов.

Этапы синтеза:

1)  Множество операций Y (y_1, y_{2, …,} y_m) разбивается на подмножествF Y₁, Y₂, …, Y_M.

2)  На подмножестве Y_i выделяют несколько классов эквивалентных микроопераций.

3)  Для каждого класса K_ij содержащего не менее 2-х эквивалентных микроопераций строятся обобщенные операторы.

4)  На основе содержательного графа с использованием обобщенных операторов строится структура I-автомата.